這次特斯拉的自動(dòng)駕駛事故導(dǎo)致駕駛員死亡。事件已經(jīng)過(guò)去近兩個(gè)月了，但是在媒體上大規(guī)模發(fā)布是這幾天的事情。按照官方分析，事件發(fā)生的原因是自動(dòng)駕駛傳感器將底盤(pán)很高的大貨車(chē)誤判為橋梁等建筑物。我們可以看出，計(jì)算機(jī)的錯(cuò)誤，已經(jīng)不再局限于虛擬世界，而是可以導(dǎo)致人類(lèi)生命的損失。作為計(jì)算機(jī)安全研究人員，我們不僅要問(wèn)，車(chē)載計(jì)算機(jī)可能會(huì)有哪些情況會(huì)被攻擊，導(dǎo)致嚴(yán)重的事故呢？
我們先從美國(guó)的車(chē)載診斷系統(tǒng)OBDII說(shuō)起。OBDII是On-BOArdDiagnositicsVersionII的意思，正巧今年是OBDII在美國(guó)實(shí)施20周年。美國(guó)規(guī)定，從1996款開(kāi)始，在美國(guó)銷(xiāo)售的汽車(chē)必須有OBDII系統(tǒng)。OBDII是連接汽車(chē)控制器網(wǎng)絡(luò)的接口，一般在司機(jī)左膝蓋前方。
比如特斯拉ModelS的OBDII接口長(zhǎng)這樣：
圖1 特斯拉ModelS的OBDII接口
大多數(shù)美國(guó)跑的車(chē)子，不管是美國(guó)造的、日本造的還是歐洲造的，都是用這樣的接口。
連上這個(gè)接口，就能連上車(chē)的控制機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)CANBus，然后和車(chē)?yán)锩娴母鞣N計(jì)算機(jī)聊天，比如讓引擎控制器告訴你今天喝了幾壺啊，問(wèn)問(wèn)機(jī)油是不是太燙啊，告訴剎車(chē)ABS控制器該放手了啊之類(lèi)的。
問(wèn)題來(lái)了。當(dāng)年在建立OBDII標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，車(chē)子上面還沒(méi)有什么無(wú)線(xiàn)的接口。需要指出的是，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)完全是不一樣的安全玩法。因?yàn)橛芯�(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)連接，通過(guò)線(xiàn)纜構(gòu)建了一個(gè)隱含的信任架構(gòu)。只有被信任的計(jì)算機(jī)才能連接到網(wǎng)絡(luò)中。這就像一群在重點(diǎn)學(xué)校長(zhǎng)大的孩子，大家彼此都規(guī)規(guī)矩矩，客客氣氣，完全不知道外面世界的險(xiǎn)惡。
而無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，則是一片叢林，誰(shuí)都可以偷聽(tīng)，誰(shuí)都可以說(shuō)話(huà)，誰(shuí)都可以模仿別人。把有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)里的設(shè)備接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，就等于把一群乖孩子直接扔到菜市場(chǎng)，被騙走幾個(gè)是肯定的。不信？你不妨靜心聽(tīng)一下2.4G赫茲的頻段，那里有藍(lán)牙，BLE和Zigbee的淺吟，有WiFi的低唱，有無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)的咕噥，有遙控玩具的喧鬧，有無(wú)繩電話(huà)的碎碎念，忽然大家都安靜下來(lái)了，耳邊只有微波爐的咆哮。
而車(chē)載的那些計(jì)算機(jī)，在20年以后，發(fā)現(xiàn)身邊的各種器件都能通過(guò)無(wú)線(xiàn)接口，不論是車(chē)載電話(huà)，還是車(chē)載WiFi或者藍(lán)牙，連到CANbus上面，告訴那個(gè)引擎控制器該休息了，或者ABS控制器該放手了。而黑客們也能通過(guò)這些無(wú)線(xiàn)接口，和一輛正在行駛的車(chē)上面的控制器聊天，細(xì)思極恐。
對(duì)于這種可能有嚴(yán)重后果的攻擊方式，我們還是有分寸的，這里就講一個(gè)不那么嚴(yán)重的例子。
前一段國(guó)內(nèi)創(chuàng)新熱潮里面，有不少人搞車(chē)聯(lián)網(wǎng)。所謂車(chē)聯(lián)網(wǎng)，很多方案其實(shí)就是買(mǎi)個(gè)這種小盒子插到車(chē)的OBDII接口上，然后用手機(jī)和小盒子里面的藍(lán)牙配對(duì)，手機(jī)上的APP就可以通過(guò)OBDII的接口讀取CANbus上面的各種信息，包括耗氧量，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等等。
從虛擬到現(xiàn)實(shí)的威脅：我們來(lái)談?wù)勛詣?dòng)駕駛的安全問(wèn)題
圖2 OBDIIplug
問(wèn)題是，無(wú)論是這個(gè)小盒子還是CANbus，都沒(méi)有足夠的防范措施來(lái)阻擋黑客的攻擊。我們做的第一個(gè)攻擊，就是開(kāi)著車(chē)子在路上跑，用手機(jī)來(lái)掃描這種小盒子的無(wú)線(xiàn)信號(hào)。一旦發(fā)現(xiàn)，就破解去配對(duì)(《疑犯追蹤》里面宅總上身，強(qiáng)制配對(duì)的既視感)。然后就可以讀取車(chē)的某些敏感信息了。我們其實(shí)也不拿別的什么敏感信息，就是找ECU問(wèn)問(wèn)車(chē)的VIN號(hào)(相當(dāng)于車(chē)的身份證)啊，問(wèn)問(wèn)車(chē)子熱不熱啊之類(lèi)的。這些都可以在等紅燈的半分鐘里面，從旁邊的車(chē)子里面問(wèn)來(lái)。還有一次是在開(kāi)車(chē)的過(guò)程中讓旁邊的車(chē)告訴我們它的車(chē)速是多少。
圖3 OBDII和車(chē)載控制機(jī)
在讓OBDII和車(chē)載控制機(jī)隔離方面，特斯拉其實(shí)是做的很不錯(cuò)的。特斯拉的OBDII接口只是按照法律規(guī)定，提供了電壓和接地，但是并沒(méi)有和車(chē)載控制器有數(shù)據(jù)連接。相反，特斯拉的控制計(jì)算機(jī)是有wifi和以太網(wǎng)接口的。這些接口，也能成為黑客攻擊的界面。
前面講了傳統(tǒng)車(chē)載控制器可以被黑客攻擊的方法。在自動(dòng)駕駛方面，汽車(chē)又增加了傳統(tǒng)汽車(chē)所沒(méi)有的新的傳感器和計(jì)算機(jī)。比如計(jì)算機(jī)視覺(jué)用的攝像頭，用來(lái)檢測(cè)是否在車(chē)道內(nèi)部以及周?chē)奈矬w；比如以前不和駕駛控制器連接的GPS現(xiàn)在也作為數(shù)據(jù)輸入連入了駕駛控制網(wǎng)絡(luò)；還有激光雷達(dá)等。所有這些新的傳感器，都會(huì)將數(shù)據(jù)源源不斷的輸入控制計(jì)算機(jī)。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)被干擾，就有可能擾亂駕駛控制網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)正常工作，造成事故。
圖4 VELODYNE
第三種會(huì)造成車(chē)載系統(tǒng)故障的是第三方程序。大家或許還記得，在iPhone快發(fā)布的時(shí)候，喬布斯仍然不希望有AppStore。原因其實(shí)很簡(jiǎn)單，一個(gè)開(kāi)放式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，大約有四分之三以上的系統(tǒng)崩潰來(lái)自第三方程序。我讀書(shū)時(shí)候有位教授曾經(jīng)給我們看過(guò)一篇paper，統(tǒng)計(jì)表明微軟的Windows系統(tǒng)中，第三方的驅(qū)動(dòng)程序造成了80%左右的系統(tǒng)崩潰。喬布斯對(duì)第三方程序的威脅也是領(lǐng)會(huì)的非常清楚�，F(xiàn)在，很多車(chē)載系統(tǒng)需要第三方程序來(lái)進(jìn)行娛樂(lè)操作，比如播放網(wǎng)絡(luò)音樂(lè)，展示目的地天氣等等，這些第三方程序往往不能保證和系統(tǒng)的其他部分一樣安全。
作為國(guó)際Web標(biāo)準(zhǔn)化組織W3C車(chē)聯(lián)網(wǎng)工作組的特邀安全專(zhuān)家，我在車(chē)聯(lián)網(wǎng)工作組的會(huì)議中也對(duì)第三方程序的安全性提出了一些建議，并得到了重視。參與標(biāo)準(zhǔn)建立的業(yè)界人士，對(duì)車(chē)載系統(tǒng)的安全性還是相當(dāng)重視的，我們會(huì)有專(zhuān)門(mén)的安全會(huì)議來(lái)探討車(chē)載系統(tǒng)的安全性。
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